Vevaxel - en del (eller sammansättning av delar i fallet med en sammansatt axel ) av komplex form, med halsar för att fästa vevstakar , från vilka den uppfattar krafter och omvandlar dem till vridmoment . En integrerad del av vevmekanismen (KShM).
De bestäms som ett resultat av beräkningar, och några av dimensionerna ställs in baserat på den valda layouten. Till exempel bestäms antalet vevstakstappar beroende på antalet cylindrar . I flerradsmotorer ( V , W , X -formade, stjärnformade) uppfattar en vevstakehals belastningen från flera vevstakar samtidigt (eller en central kopplad till släpande). Vevaxeln uppfattar ett vridmoment med ett variabelt värde och fungerar därför på vridning och måste ha en tillräcklig säkerhetsmarginal för skjuvutmattningspåkänningar. Styrkan hos vevaxeln beror på inriktningen av dess lager, förskjutningen orsakar en betydande ökning med möjligheten till förstörelse längs kinderna [1] .
Stålaxlar (oftast) har låg inre dämpning av torsionsvibrationer, vilket i vissa fall hotar axeln med förstörelse på grund av resonans vid passage genom farozonen hastighetsmässigt. Därför är sådana axlar försedda med torsionsvibrationsdämpare placerade på framtån av axeln [1] .
Förutom utmattningshållfasthet måste vevaxlar ha en viss axelyta som ställer in kontakttrycket för glid- eller rullningslager. Det maximala kontakttrycket och glidhastigheten för antifriktionsmaterial kan ökas något med hög axelhårdhet och högkvalitativ smörjning. Att överskrida dem över de tillåtna leder till smältning/sprickbildning av antifriktionsskiktet eller gropbildning på rullarna (rullager) [1] .
Diametern på vevstakstapparna (baserat på ovanstående överväganden) kan ökas med en sned vevstakskoppling (vilket ökar dess komplexitet och kostnad), medan längden kan ökas antingen på grund av huvudtapparna (vilket ökar kontakttrycket ), eller genom att öka avståndet mellan cylindrarna (vilket leder till en ökning av dimensioner och vikt på motorn). Under de senaste decennierna, på grund av uppkomsten av nya höghållfasta antifriktionslegeringar och högkvalitativa oljor, har längden på axeltapparna (och därmed avståndet mellan cylindern) minskats av designers [1] .
Material och tillverkningsteknik är ofta nära sammanlänkade. I detta fall erhålls stålaxlar (för att uppnå högsta hållfasthet och seghet) genom smide , gjutjärn (materialet kan inte smidas) - genom gjutning .
Vevaxlar är gjorda av kol, krom-mangan, krom-nickel-molybden och andra stål, samt speciella höghållfasta gjutjärn. Stålsorterna 45, 45X , 45G2, 50G används mest, och för tungt belastade vevaxlar till dieselmotorer - 40HNMA, 18HNVA, etc. [2] . Fördelen med stålaxlar är den högsta hållfastheten, möjligheten att erhålla halsar med hög hårdhet genom nitrering , gjutjärnsaxlar är billigare [1] .
Valet av stål bestäms av ythårdheten på de halsar som ska erhållas. En hårdhet på cirka 60 HRC (krävs för användning av rullager) kan vanligtvis endast erhållas genom kemisk-termisk behandling ( förkolning , nitrering, cyanidering ). För dessa ändamål är som regel lågkolhaltiga krom-nickel- eller krom-nickel-molybdenstål (12XH3A, 18XHNVA, 20XHNMA) lämpliga, och för axlar av medelstora och stora storlekar krävs mer legering med dyrt molybden . nyligen har billiga stål med reglerad härdbarhet använts för detta, vilket gör det möjligt att erhålla hög hårdhet samtidigt som kärnans viskositet bibehålls. Mindre hårdhet, tillräcklig för tillförlitlig drift av glidlager, kan erhållas genom att härda HFC som medelkolstål , och grått eller höghållfast gjutjärn (45..55 HRC) [1] .
Ämnen av stålvevaxlar av medelstorlek i storskalig och massproduktion tillverkas genom att smide i slutna formar på hammare eller pressar , medan processen för att få ett ämne går igenom flera operationer. Efter preliminär och slutlig smidning av vevaxeln i formarna, trimmas blixten på en trimpress och varmrätas i en form under en hammare. .
På grund av de höga kraven på axelns mekaniska hållfasthet är placeringen av materialets fibrer vid mottagandet av arbetsstycket av stor betydelse för att undvika att de skärs av under efterföljande bearbetning. För detta används stämplar med speciella böjströmmar. Efter stansning före bearbetning utsätts axelämnena för värmebehandling - normalisering - och sedan avkalkning genom betning eller kulblästring. .
Stora vevaxlar, såsom marina vevaxlar, samt motorvevaxlar med tunnelvevhus, är demonterbara och bultade ihop. Vevaxlar kan installeras inte bara på glidlager, utan också på rulle (vevstång och huvud), kula (inhemsk i lågeffektsmotorer). I dessa fall ställs högre krav på både tillverkningsnoggrannhet och hårdhet. Sådana axlar är därför alltid gjorda av stål .
Gjutna vevaxlar är vanligtvis gjorda av segjärn modifierat med magnesium . Precisionsgjutna (i skalformar ) axlar har en rad fördelar gentemot "smidda" axlar, bland annat hög metallutnyttjandegrad och god torsionsvibrationsdämpning, vilket ofta gör det möjligt att överge en extern dämpare på främre axeltån. I gjutna ämnen kan även ett antal inre hålrum erhållas vid gjutning [3] .
Tillåten för bearbetning av halsarna på gjutjärnsaxlar är inte mer än 2,5 mm per sida med avvikelser i 5-7 noggrannhetsklasser . Mindre utsläppsfluktuationer och lägre initial obalans påverkar gynnsamt driften av verktyget och "utrustningen", särskilt vid automatiserad produktion .
Axlarna rätas ut efter normalisering i varmt tillstånd i en form på en press efter att arbetsstycket avlägsnats från ugnen utan ytterligare uppvärmning.
Oljehål i vevaxlar förbinder vanligtvis intilliggande huvud- och vevstakstappar och borras. Samtidigt präglas eller stängs hålen i kinderna med pluggar på tråden .
Komplexiteten i vevaxelns strukturella form, dess brist på styvhet, höga krav på noggrannheten hos de bearbetade ytorna orsakar speciella krav på valet av metoder för att lokalisera, fixera och bearbeta axeln, såväl som sekvensen, kombinationen av operationer och valet av utrustning. Vevaxelns huvudbaser är lagerytorna på huvudtapparna. Men inte alla bearbetningsoperationer kan använda dem som tekniska sådana. Därför, i vissa fall, väljs ytorna på mitthålen som tekniska baser. På grund av den relativt låga styvheten hos axeln i ett antal operationer, vid bearbetning i centra, används de yttre ytorna på förbehandlade halsar som ytterligare tekniska baser.
Vid bearbetning av vevstakar, som i enlighet med kraven i tekniska specifikationer måste ha den nödvändiga vinkelkoordinationen, är den stödjande tekniska basen specialfrästa plattformar på kinderna [4] . Efter tillverkning utsätts vevaxlar vanligtvis för dynamisk balansering med ett svänghjul (bilmotorer).
I de flesta fall ger vevaxlar möjligheten att slipa om dem till en reparationsstorlek (vanligtvis 4-6 storlekar, tidigare upp till 8). I detta fall slipas vevaxlarna med ett roterande smärgelhjul och axeln roterar runt basaxlarna. Naturligtvis stämmer inte dessa axlar för huvud- och vevstakstapparna, vilket kräver en omställning. Vid slipning är det nödvändigt att observera centrum-till-centrum-tillståndet, och enligt instruktionerna är axlarna efter slipning föremål för upprepad dynamisk balansering. Oftast görs detta inte, eftersom renoverade motorer ofta ger mycket vibrationer . Vid slipning är det viktigt att observera filéernas form och i inget fall bränna dem. Felaktig bearbetning av filéer leder ofta till att vevaxeln förstörs .
För att öka styrkan och slitstyrkan hos tapparna, utsätts vevaxlar för termisk och ibland kemisk-termisk behandling : HDTV-härdning, nitrering , härdning av ytskiktet (stål med reglerad härdbarhet 55PP, 60PP). Den resulterande hårdheten beror på mängden kol (HFC-härdning, vanligtvis inte mer än 50..55 HRC), eller typen av kemisk behandling (nitrering ger en hårdhet på 60 HRC och högre) [2] . Djupet på det härdade skiktet av halsarna tillåter vanligtvis användningen av 4-6 mellanliggande reparationsstorlekar av skafthalsarna, nitrerade axlar är inte slipade. Sannolikheten för nackskavning minskar avsevärt med ökande hårdhet.
Vid reparation av vevaxlar används också sprutningsmetoder , inklusive plasmasprutning. Samtidigt kan hårdheten på ytskiktet öka även över fabriksvärdena (för HDTV -härdning ), och fabriksdiametrarna på halsarna återställs till noll storlek. .
Under drift, på grund av olika orsaker, kan följande fel observeras:
Förstörelsen av skaftet uppstår från utmattningssprickor [5] , som ibland uppstår på grund av att filéerna bränns under malningen. Sprickor utvecklas i material av låg kvalitet (hårlinjer, icke-metalliska inneslutningar, flockar, temperament sprödhet ) eller när de beräknade värdena för torsionsvibrationer överskrids ( konstruktionsfel , självkraft enligt dieselmotorns varvtal). Skador är möjliga på grund av överhastighet, spjällbrott, kolvstopp [6] . En trasig axel kan inte repareras. När sittytor är slitna kan elektrokemisk behandling, plasma- eller ljusbågebeläggning av ytor samt andra lösningar användas.